在現(xiàn)代電力系統(tǒng)中，功率因數(shù)校正（Power Factor Correction，簡稱 PFC）已經(jīng)成為電源設(shè)計(jì)中不可忽視的重要因素之一，直接關(guān)系到電網(wǎng)的穩(wěn)定性、能效以及對環(huán)境的影響。

2023 年，必易微推出了臨界導(dǎo)通模式 (CRM) 的高性能 PFC 控制器 KP2806(A)。PFC 工作在臨界導(dǎo)通模式具有諸多優(yōu)點(diǎn)，如功率開關(guān)管零電流開通，續(xù)流二極管無反向恢復(fù)問題等，適用于 500W 以下功率段的應(yīng)用。當(dāng)功率等級進(jìn)一步提高時，CRM 運(yùn)行的缺點(diǎn)（如峰值電流高，電流紋波大，磁件體積大等）愈加明顯。

必易微已提供雙相交錯并聯(lián)的 CRM PFC 控制器 KP2822 的解決方案，功率平攤至兩路，適用于扁平化的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。現(xiàn)在，我們?nèi)峦瞥龈咝阅苓B續(xù)導(dǎo)通模式 (CCM) 的 PFC 控制器?KPE2851X/KPE2852，可進(jìn)一步提高 PFC 應(yīng)用的功率等級，具有低成本，高功率密度等優(yōu)點(diǎn)。

圖 1 必易微 PFC 解決方案

KPE2851X/KPE2852 的產(chǎn)品亮點(diǎn)

KPE2851X 通過檢測電感電流和輸入電壓，在固定開關(guān)頻率下控制功率開關(guān)管的導(dǎo)通時間，實(shí)現(xiàn)高功率因數(shù) (PF)，輸入電流低失真 (THD) 的功能。固定開關(guān)頻率可選配為 65kHz，133kHz 和 200kHz。

KPE2852 通過控制在固定開關(guān)頻率下的功率開關(guān)管的導(dǎo)通時間，在無需檢測輸入電壓的情況下，即可實(shí)現(xiàn)高 PF，低 THD 的性能。開關(guān)頻率可通過外置電阻調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)范圍為 20kHz~250kHz。

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圖 2 KPE2851X/KPE2852 芯片引腳圖

表 1 KPE2851X 和 KPE2852 特點(diǎn)對比

除此之外，KPE2851X/KPE2852 還具有諸多優(yōu)點(diǎn)，以實(shí)現(xiàn)高性能，可靠的 PFC 功能。

01 KPE2852 頻率可調(diào)，運(yùn)用靈活

KPE2852 開關(guān)頻率可根據(jù) SET 管腳對地電阻配置，阻值Rset?選取與開關(guān)頻率 fsw對應(yīng)關(guān)系曲線如圖 3。因此 KP2852 可滿足多種運(yùn)用需求，如低頻，EMI 調(diào)試簡單；高頻，功率密度提升。

圖 3 開關(guān)頻率 fsw 與 Rset??電阻的曲線圖

02?KPE2851X 具有輸入欠壓保護(hù) (BOP)

KPE2851X 的開關(guān)頻率只有 3 檔可選，65kHz/133kHz/200kHz，但這三檔典型的頻率基本覆蓋大多數(shù)的應(yīng)用需求。同時 KPE2851X 的 BR 管腳可采集輸入電壓，可根據(jù)客戶指標(biāo)要求，設(shè)定設(shè)備開始工作時的交流輸入電壓值，且在 AC 掉電時及時保護(hù)。

圖 4 KPE2851X BOP 退出 (80Vac) 時典型波形

03?可靠的過流保護(hù)功能

對于工作在 CCM 下的 PFC 電路，過流保護(hù)尤為重要，以避免功率器件在暫態(tài)工況（如空載切滿載）時因過電流應(yīng)力而被損壞。KPE2851X 集成了逐周期過流保護(hù)功能 (CBC OCP)，在每個功率開關(guān)管開通過程中，當(dāng) CS 管腳流出電流達(dá)到 OCP 觸發(fā)閾值時，驅(qū)動立刻關(guān)閉。

KPE2851X 還集成了過載保護(hù) (OLP)，可以看作是與輸入電壓相關(guān)的二級 OCP 保護(hù)，也是逐周期保護(hù)。CS 管腳的采樣電壓可表征輸入電流大小， BR 管腳的采樣電壓可表征交流輸入電壓大小。因此，兩者乘積 (ICS?VBR) 可近似代表輸入功率大小，當(dāng) (ICS?VBR) 大于過載保護(hù)閾值時，驅(qū)動立刻關(guān)斷。

圖 5 KPE2851X OCP 觸發(fā)時典型波形

KPE2852 同樣集成逐周期過流保護(hù)功能 (CBC OCP)，在每個功率開關(guān)管開通周期中，當(dāng) CS 管腳電壓達(dá)到 OCP 觸發(fā)閾值時，驅(qū)動立刻關(guān)閉。同時 KPE2852 還集成了軟過流保護(hù)功能，當(dāng) CS 管腳電壓達(dá)到 SOCP 觸發(fā)閾值時(低于 OCP 觸發(fā)閾值)，COMP 管腳會被內(nèi)部電阻下拉而電壓降低，以限制功率輸出。

圖 6? KPE2852 SOCP 觸發(fā)時典型波形

04?集成動態(tài)加速功能

由于 PFC 系統(tǒng)的環(huán)路帶寬較低 (一般設(shè)計(jì)值低于 20Hz)，以抑制二倍工頻紋波電壓，進(jìn)而改善 THD。但對于輕載切重載的暫態(tài)工況，這會導(dǎo)致系統(tǒng)恢復(fù)時間長，或母線電壓跌落過低，導(dǎo)致后級電路觸發(fā)保護(hù)而系統(tǒng)宕機(jī)。KPE2851X/KPE2852 集成動態(tài)加速功能，當(dāng)輸出電壓跌落超過閾值，芯片會給補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)快速充電，驅(qū)動脈寬大幅增加以迅速增加能量輸出，系統(tǒng)得以快速恢復(fù)到額定輸出電壓。

圖 7 KPE2851X 動態(tài)加速觸發(fā) (負(fù)載?0.1A 突變?yōu)?1.1A) 時典型波形

05?軟啟動功能

為了避免系統(tǒng)啟動時電流應(yīng)力過大，KPE2851X/KPE2852 具有軟啟動功能，在輸出電壓未完成建立之前，芯片的動態(tài)加速功能關(guān)閉，COMP 管腳電容緩慢充電，占空比逐漸增加。

圖 8 KPE2851X 軟啟動典型波形

06?高 PF 和低 THD

KPE2851X/KPE2852 在控制策略的設(shè)計(jì)上，即可保證理論上輸入阻抗為常數(shù)，PF=1。

如下圖所示為 600W Demo 板，KPE2851X/KPE2852 和競品的對比測試數(shù)據(jù)。

圖 9 KPE2581X 與競品對比 THD

圖 10 KPE2582 與競品對比 THD

07?完備的保護(hù)功能

KPE2851X/KPE2852 集成完備的保護(hù)功能，如下表所示，提高了系統(tǒng)的可靠性。

表 2 KPE2851X 芯片保護(hù)功能列表

表 3 KPE2852 芯片保護(hù)功能列表

? ? 總 結(jié)? ??

KPE2851X/KPE2852 適用于中大功率的 PFC 應(yīng)用場合 (300W~3000W)，有利于高功率密度，低成本的系統(tǒng)設(shè)計(jì)。兩顆芯片都是采用平均電流模式控制，讓 PFC 工作在連續(xù)導(dǎo)通模式 (CCM)，在固定開關(guān)頻率下控制功率開關(guān)管的導(dǎo)通時間，實(shí)現(xiàn)高 PF，低 THD 的功能。KPE2851X 適用于需要輸入欠壓保護(hù) (BOP) 功能的應(yīng)用場合，而 KPE2852 適用于頻率設(shè)定在典型頻率 (65kHz/133kHz/200kHz) 之外，且不需要 BOP 功能的應(yīng)用場合。兩顆芯片集成諸多優(yōu)良性能，如動態(tài)性能優(yōu)化，打嗝模式，完備的保護(hù)功能等，幫助客戶輕松地設(shè)計(jì)出高性能，高可靠性的開關(guān)電源產(chǎn)品。

必易微秉承“真誠勤勉、合作共贏”的價值觀，堅(jiān)定、沉著、專精、專注做好每一顆產(chǎn)品，力爭為客戶帶來更大的價值和更好的產(chǎn)品體驗(yàn)。

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